SU1747676A1 - Пакер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности, в частности разобщени  полостей в скважине. Цель изобретени  - упрощение конструкции и повышение надежности работы за счет герметичного разобщени  ствола скважины. Дл  этого пакер, включающий полый ствол 5 с наружным 31 и внутренним 9 выступами, св занный со стволом резьбовым соединением 4 корпус 1 с конической наружной поверхностью 3, втулку 11, размещенную на

Description

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности, а именно кус- тройствам дл  разобщени  полостей в скважине, устанавливаемым в обсадной колонне при выполнении различных технологических операций в нефт ных и газовых скважинах, в частности в паронагнетатель- ных скважинах.

Известен гидромеханический пакер включающий ствол и упорную втулку, выполненные с каналами, уплотнительный элемент, гидроцилиндр с плунжером, св занным с плашками, упорное кольцо и возвратную пружину, поршень с размещенной над ним пружиной, расположенной под плунжером . Пакер спускают на колонне труб до заданной глубины. Затем в колонну труб нагнетают буровой раствор, давление которого передаетс  в гидроцилиндр и выдвигает плашки до соприкосновени  с обсадной колонной, после чего производ т пакеровку весом колонны НКТ.

Основным недостатком известного пакера  вл етс  низка  надежность работы, обусловленна  наличием промежуточных дополнительных деталей между поршнем и  корем, а также тем, что пакеровка уплотни- тельного элемента производитс  весом НКТ. В этом случае при закачке теплоносител  создаетс  повышенное давление на нижнюю часть пакера, компенсиру  тем самым вес колонны НКТ, в результате чего при достаточно больших перепадах может произойти распакеровка, т.е. известный пакер имеет ограниченную область применени  и при термических методах разработки немо жет быть использован.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  гидромеханический пакер, содержащий ствол с головкой, установленный на ствол уплотнительный элемент с ограничительной и упорной шайбами, гидроцилиндр

с поршнем, уплотн ющий конус,  корный узел, состо щий из верхнего и нижнего конусов с размещенной между ними плашкой, и разрезной стопор, Причем уплотн ющий

конус размещен с возможностью взаимодействий его конической части с уплотнительным элементом, имеет в нижней части выступ дл  взаимодействи  с опорной шайбой , а в верхней части снабжен размещённым между стволом и уплотнительным элементом хвостовиком и св занной с ним срезным элементом втулкой, взаимодействующей с разрезным стопором и нижним Концом  корного узла. Пакер спускают на

требуемую глубину, в насосно-компрессор- ные трубы бросают шар, перекрывают внутреннюю полость пакера клапаном и нагнетанием жидкости создают в лифтовых трубах давление, позвол ющее создать на

поршне давление, обеспечивающее перемещение конуса в крайнее верхнее положение . При этом конус сжимает по толщине уплотнение, тем самым уплотн й зазор между пакером и обсадной колонной. При дальнейшем перемещении поршень давит на нижний конус, который, перемеща сь в на- правлении к верхнему конусу, вводит плашки в соприкосновение с внутренней поверхностью обсадной колонны - пакер

запакеровываетс .

Основным недостатком известного пакера  вл етс  низка  надежность работы пакера, обусловленна  тем, что уплотнение располагаетс  не на корпусе пакера, а на

промежуточных детал х, расположенных между корпусом и уплотнением, имеющих возможность перемещени  одна относительно другой. Така  конструкци  способствует прохождению среды из призабойной

зоны в межтрубное пространство через зазоры между детал ми. Другим недостатком известного пакера  вл етс  низка  веро тisaen рэспсгеровкн при с%.агном движении поршн  в случае работы в паронагнета- тельных пескопро вл ющих скважинах, в частности при пароцикличееких методах добычи , когда цикл нагнетание - добыча мно- гэ ргтно повтор етс . П рг ткость распакеровки в этом случае низка в результате того, что все полости пакера, в том числе и рабочие, забиваютс  пластовым песком , что способствует заклиниванию деталей в промежуточном положении. Низка  надежность известного пакера обусловлена также сложи остью его конструкции, наличием дополнительных промежуточных деталей между поршнем и  корем, что, кроме того, снижает технологичность изготовлени .

Цель изобретени  -устранениеэтих недостатков , повышение надежности и упрощение конструкции пакера.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пакере, включающем полый ствол с наружным выступом и внутренним выступом под бросовый запорный элемент, св занный со стволом резьбовым соединением корпус с конической наружной поверхностью, втул- ху, размещенную на стволе под корпусом, уплотнительный элемент с опорными верхней и нижней шайбами, концентричко установленные относительно ствола, цилиндра с поршнем, образующие со стволом кольцевую полость, гидравлически св занную с полостью ствола,  корь, установленный на конической поверхности корпуса и стопор с зубчатой внутренней поверхностью дл  взаимодействи  с наружной поверхностью втулки, пакер снабжен упором, жестко св занным с корпусом и установленным с возможностью взаимодействи  с наружным выступом ствола при вращении корпуса, винтом жестко св занным с поршнем и пружиной , причем  корь и стопор снабжены хвостовиками, жестко св занными с поршнем , а ствол имеет на наружной поверхности продольный паз, в котором размещен свободный конец винта, при этом корпус выполнен с наружным выступом в верхней части, уплотнительный элемент размещен на конической поверхности корпуса и взаимодействует с  корем, втулка выполнена с канавками под зубчатую поверхность стопора , а пружина установлена на корпусе между его наружным выступом и верхней шайбой уплотнительного элемента.

На чертеже представлен пакер в рабочем положении, продольный разрез.

Гидромеханический пакер состоит из корпуса 1, имеющего в верхней части средства креплени  к колонне насосно-компрес- сорных труб (НКТ) 2. Часть корпуса 1

выполнена в форме обращенного вниз меньшим основанием усеченного конуса 3.

5 Корпус 1 на внутренней поверхности имеет левую резьбу 4, по которой подвижно соединен со стволом 5. На стволе 5 с помощью контргайки 6 неподвижно закреплена цилиндрическа  втулка 7, котора  образует кольцевую полость 8. В нижней части ствола

0 5 на внутренней поверхности имеетс  фигурный выступ 9, который выполн ет роль седла. Кроме того, ствол 5 имеет средства креплени  к внутрискважинному оборудованию (не показаны). Кольцева  полость 8

5 соединена с внутренней полостью ствола 5 с помощью отверсти  10. На наружной поверхности ствола 5 в верхней его части неподвижно с помощью сварки закреплена стопорна  втулка 11, на наружной поверхности которой выполнены кольцевые канавки 12 треугольного профил . Причем в продольном сечении сторона канавки, обращенна  своей поверхностью вверх, перпендикул рна вертикальной оси пакера. В

5 средней части ствола 5 на наружной его поверхности выполнен продольный паз 13. На конической поверхности 3 корпуса 1 расположен уплотнительный элемент 14, взаимодействующий нижней торцовой

0 поверхностью с опорной шайбой 15, а верхней торцовой поверхностью - с верхней шайбой 16, подпружиненной пружиной 17, котора  упираетс  другим концбм в выступ 18 на корпусе 1.

5 В кольцевой полости 8установлен с возможностью перемещени  поршень, состо щий из двух цилиндрических деталей 19 и 20, соединенных между собой винтом 21, и уплотнительных колец 22 и 23. Поршень

0 расположен в кольцевой полости 8 так, что выступающа  за пределы поршн  часть винта 21 находитс  в пазу 13. Верхние части деталей 19 и 20 выполнены в виде разрезных втулок соответственно 24 и 25 (типа

5 цанги) и представл ют собой  корь 24 и стопор 25. При этом верхн   часть разрезного конца  кор  взаимодействует с опорной шайбой 15 и имеет участок 26 с зубчатой поверхностью, контактирующей в рабочем

0 положении с обсадной колонной 27, и участок 28, наход щийс  на внутренней поверхности и взаимодействующий с конической поверхностью 3, а стопор 25 имеет с внутренней стороны ступенчатый выступ 29. На

5 нижнем конце корпуса 1 со стороны внутренней поверхности закреплен упор 30, а верхний конец ствола имеет выступ 31. Упор 30 и выступ 31 служат дл  предотвращени  полного разъединени  корпуса 1 со стволом

0 5 при их перемещении один относительно

другого.

Пакер работает следующим образом.

На колонне НКТ пакер спускают до места его установки в обсадной колонне 27, после чего перекрывают внутреннюю полость НКТ в месте фигурного выступа 9 ство- ла 5 одним из известных способов (например пробкой, спускаемой сверху на тросе) и подают жидкость по колонне НКТ, Жидкость через отверстие 10 попадает в гидроцилиндр 8 и перемещает вверх поршень , состо щий из деталей 19 и 20. При этом  корь 24,  вл ющийс  верхней частью детали 19 перемеща сь вверх, контактирует своей внутренней конической поверхностью с конической поверхностью 28 и получает при этом радиальное перемещение  корь 24, перемеща сь до тех пор, пока зубцы 26 не войдут в зацепление с обсадной колонной 27, фиксиру  тем самым пакер. Одновременно с этим  корь 24 через опорную шайбу 15 перемещает по конической поверхности 3 уплотнительный элемент 14, который за счет полученного при перемещении увеличени  своего внутреннего диамет- ра и торцового сжати   корем 24 и пружиной 14 получает радиальное перемещение к стенке обсадной колонны 27. Пружина 17 также  вл етс  компенсатором погрешностей изготовлени  деталей и их сборки, а также дл  создани  посто нного торцового давлени  на уплотнительный элемент 14. Одновременно с  корем 24 вдоль оси перемещаетс  стопор 25, который  вл етс  верхней частью детали 20, вход щий в поршень, и который своим выступом 29, перемеща сь вдоль стопорной втулки 11, фиксируетс  в одной из кольцевых канавок 11, преп тству  тем самым самопроизвольному перемещению  кор  24 вниз после прекращени  подачи жидкости в гидроцилиндр 8.

После установки пакера, которую можно определить по индикатору веса, вынимают пробку из внутренней полости.

Дл  извлечени  пакера из скважины вращают колонну НКТ, а с ней и корпус 1 вправо, ствол 5 через винт 21, наход щийс  в продольном пазу 13, и  корь 24 зафиксирован на обсадной колонне 27 от проворота. В результате вращени  корпус 1 получает осевое перемещение вверх за счет резьбы 4, дава  возможность  корю 24 перемещатьс  к продольной оси пакера. Якорь 24 выходит из зацеплени  с обсадной колонной 27, после чего пакер извлекаетс  на поверхность.

Дл  предотвращени  полного разъединени  корпуса 1 и ствола 5 в осевом направлении на нижней части корпуса 1, на его внутренней поверхности, установлен упор 30, а на верхнем конце ствола 5 установлен упор 31, которые в этом случае взаимодействуют между собой торцовыми поверхност ми .

Применение предлагаемого пакера позвол ет снизить в два раза расходы на капремонт скважины за счет повышени  надежности пакера и снизить на 40% его

себестоимость за счет упрощени  конструкции .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Пакер, включающий полый ствол с наружным выступом и внутренним выступом

   под бросовый запорный элемент, св занный со стволом резьбовым соединением корпус с конической наружной поверхностью , втулку, размещенную на стволе под корпусом, уплотнительный элемент с опорными верхней и нижней шайбами, концент- рично установленные относительно ствола цилиндр с поршнем, образующие со, стволом кольцевую полость, гидравлически св занную с полостью ствола,  корь,

   установленный на конической поверхности корпуса, и стопор с зубчатой внутренней поверхностью дл  взаимодействи  наружной поверхности втулки, отличающий- с   тем, что, с целью упрощени  конструкции

   и повышени  надежности работы за счет герметичного разобщени  ствола скважины , пакер снабжен упором, жестко св занным с корпусом и установленным с возможностью взаимодействи  с наружным

   выступом ствола при вращении корпуса, винтом, жестко св занным с поршнем и пружиной , причем  корь и стопор снабжены хвостовиками, жестко св занными с поршнем , а ствол имеет на наружной поверхности продольный паз, в котором размещен свободный конец винта, при этом корпус выполнен с наружным выступом в верхней части, уплотнительный элемент размещен на конической поверхности корпуса и взаимодействует с  корем, втулка выполнена с канавками под зубчатую поверхность стопора , а пружина установлена на корпусе между его наружным выступом и верхней шайбой уплотнительного элемента.